电路设计的基本流程范文

导语：如何才能写好一篇电路设计的基本流程，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

在非微电子专业如计算机、通信、信号处理、自动化、机械等专业开设集成电路设计技术相关课程，一方面，这些专业的学生有电子电路基础知识，又有自己本专业的知识，可以从本专业的系统角度来理解和设计集成电路芯片，非常适合进行各种应用的集成电路芯片设计阶段的工作，这些专业也是目前芯片设计需求最旺盛的领域；另一方面，对于这些专业学生的应用特点，不宜也不可能开设微电子专业的所有课程，也不宜将集成电路设计阶段的许多技术（如低功耗设计、可测性设计等）开设为单独课程，而是要将相应课程整合，开设一到二门集成电路设计的综合课程，使学生既能够掌握集成电路设计基本技术流程，也能够了解集成电路设计方面更深层的技术和发展趋势。因此，在课程的具体设置上，应该把握以下原则。理论讲授与实践操作并重集成电路设计技术是一门实践性非常强的课程。随着电子信息技术的飞速发展，采用EDA工具进行电路辅助设计，已经成为集成电路芯片主流的设计方法。因此，在理解电路和芯片设计的基本原理和流程的基础上，了解和掌握相关设计工具，是掌握集成电路设计技术的重要环节。技能培训与前瞻理论皆有在课程的内容设置中，既要有使学生掌握集成电路芯片设计能力和技术的讲授和实践，又有对集成电路芯片设计新技术和更高层技术的介绍。这样通过本门课程的学习，一方面，学员掌握了一项实实在在有用的技术；另一方面，学员了解了该项技术的更深和更新的知识，有利于在硕、博士阶段或者在工作岗位上，对集成电路芯片设计技术的继续研究和学习。基础理论和技术流程隔离由于是针对非微电子专业开设的课程，因此在课程讲授中不涉及电路设计的一些原理性知识，如半导体物理及器件、集成电路的工艺原理等，而是将主要精力放在集成电路芯片的设计与实现技术上，这样非微电子专业的学生能够很容易入门，提高其学习兴趣和热情。

2非微电子专业集成电路设计课程实践

根据以上原则，信息工程大学根据具体实际，在计算机、通信、信号处理、密码等相关专业开设集成电路芯片设计技术课程，根据近两年的教学情况来看，取得良好的效果。该课程的主要特点如下。优化的理论授课内容1）集成电路芯片设计概论：介绍IC设计的基本概念、IC设计的关键技术、IC技术的发展和趋势等内容。使学员对IC设计技术有一个大概而全面的了解，了解IC设计技术的发展历程及基本情况，理解IC设计技术的基本概念；了解IC设计发展趋势和新技术，包括软硬件协同设计技术、IC低功耗设计技术、IC可重用设计技术等。2）IC产业链及设计流程：介绍集成电路产业的历史变革、目前形成的“四业分工”，以及数字IC设计流程等内容。使学员了解集成电路产业的变革和分工，了解设计、制造、封装、测试等环节的一些基本情况，了解数字IC的整个设计流程，包括代码编写与仿真、逻辑综合与布局布线、时序验证与物理验证及芯片面积优化、时钟树综合、扫描链插入等内容。3）RTL硬件描述语言基础：主要讲授Verilog硬件描述语言的基本语法、描述方式、设计方法等内容。使学员能够初步掌握使用硬件描述语言进行数字逻辑电路设计的基本语法，了解大型电路芯片的基本设计规则和设计方法，并通过设计实践学习和巩固硬件电路代码编写和调试能力。4）系统集成设计基础：主要讲授更高层次的集成电路芯片如片上系统（SoC）、片上网络（NoC）的基本概念和集成设计方法。使学员初步了解大规模系统级芯片架构设计的基础方法及主要片内嵌入式处理器核。

丰富的实践操作内容1）Verilog代码设计实践：学习通过课下编码、上机调试等方式，初步掌握使用Verilog硬件描述语言进行基本数字逻辑电路设计的能力，并通过给定的IP核或代码模块的集成，掌握大型芯片电路的集成设计能力。2）IC前端设计基础实践：依托Synopsys公司数字集成电路前端设计平台DesignCompiler，使学员通过上机演练，初步掌握使用DesignCompiler进行集成电路前端设计的流程和方法，主要包括RTL综合、时序约束、时序优化、可测性设计等内容。3）IC后端设计基础实践：依托Synopsys公司数字集成电路后端设计平台ICCompiler，使学员通过上机演练，初步掌握使用ICCompiler进行集成电路后端设计的流程和方法，主要包括后端设计准备、版图规划与电源规划、物理综合与全局优化、时钟树综合、布线操作、物理验证与最终优化等内容。灵活的考核评价机制1）IC设计基本知识笔试：通过闭卷考试的方式，考查学员队IC设计的一些基本知识，如基本概念、基本设计流程、简单的代码编写等。2）IC设计上机实践操作：通过上机操作的形式，给定一个具体并相对简单的芯片设计代码，要求学员使用Synopsys公司数字集成电路设计前后端平台，完成整个芯片的前后端设计和验证流程。3）IC设计相关领域报告：通过撰写报告的形式，要求学员查阅IC设计领域的相关技术文献，包括该领域的前沿研究技术、设计流程中相关技术点的深入研究、集成电路设计领域的发展历程和趋势等，撰写相应的专题报告。

3结语

篇2

1数字集成电路设计实验课程教学现状

数字集成电路设计课程为黑龙江大学集成电路专业学生本科阶段的必修课。传统的数字集成电路设计实验教学课程可使学生加深对所学理论知识的理解，熟练软件使用过程，增强动手操作能力，但还存在如下三方面问题:A.实验教学方法有待改进。在传统的数字集成电路设计实验教学中，上课前，学生基本不了解实验仪器和软件，也不清楚实验课的内容。课程开始后，教师需要把相应理论知识、仪器操作和软件使用等内容一一讲授清楚，在有限学时内，更多的讲授时间就压缩了学生动手实验和探索更深入问题的时间，不利于学生实践能力的培养。B.实验课程内容相对简单。目前，黑龙江大学数字集成电路设计实验课程的内容较为基础，基本单元电路的设计仿真占比较大，开放性实验项目不多。实验内容主要涉及比较器、编码器和加法器等基础门电路的仿真，学生使用ModelSim软件通过Verilog语言编写相应电路的网表，然后编写对应testbench文件并进行仿真验证所写电路网表功能的正确性。这类基础实验有利于学生熟练掌握编程语言和软件使用，并加深对基本单元电路的理解，但内容相对简单，对于学生设计综合能力的进一步培养还有所欠缺。C.实验课程考核机制单一。传统数字集成电路设计实验课程的考核成绩只做为其理论课程总成绩的一小部分。黑龙江大学的数字集成电路设计实验课程的考核形式一般为学生每次实验课程中是否完成了几项规定的实验内容，所有实验内容完成后所得成绩的叠加即为该门实验课程的总成绩。由于实验内容具有固定性和同一性，成绩较好的学生快速完成实验内容后难于进一步进行探索研究，这种简单的考核方式无法很好反映出学生掌握实验技能的梯度，也不利于学生发挥创新型思维进行设计实验，阻碍了学生的实践能力发展。

2基于翻转课堂教学模式的改革探索

A.课堂翻转，提升学生学习质量。在翻转课堂教学模式中，教师应由专注“如何教”转向研究学生“如何学”。在数字集成电路设计实验教学中，教师可根据本次课程的实验内容，在课程开始前一周将相应的学习知识点、软件操作、硬件搭建及要解决的问题以电子文档或视频的形式放于共享平台上。学生需要在共享平台上进行课前学习，学习期间应查阅相关参考资料，将简单的知识点尽量通过自学解决，将重点难点问题标记出来，在课堂中与教师或学习小组交流、讨论，并最终解决问题［2］。这种翻转课堂教学模式改变了传统课堂的教学方式，强化了学生主动学习的意识，提高了课堂时间利用率，可提升学生的学习质量［3］。B.实验课程内容和模式改革。实验课程对学生基础知识掌握情况的检验和设计能力的培养至关重要，因此，应打破传统实验课程辅助理论课程开设的现状，将数字集成电路设计课程实验部分作为一门拥有独立学分的必修课。实验内容应具有基础性、多样性、创新性和完整性，确保学生在做好基础性实验后，切实提升创新性实验能力。实验内容中应增加综合电路设计题目所占比重。目前，实验室拥有SEED－XDTKFPGA教学实验平台，拥有视频显示、LED显示、数码管等验证设备，可开设多种实验教学项目。学生可利用该平成编写源代码、综合、编写测试文件、功能仿真、约束设计、布局布线后仿真、生成FPGA下载代码文件、FPGA下载程序和实验平台验证结果全流程。应充分利用SEED－XDTKFPGA教学实验平台的强大功能，将该平台贯穿数字集成电路设计实验课程始终，如:可增加数码管显示、LED跑马灯、频率计等基础实验项目，独立电路设计项目也应利用该平台进行开展。这对于提高学生的数字电路设计能力、动手实践能力和掌握FPGA开发过程具有重要意义。C.完善实验课程考核机制，注重学生创新能力培养。应建立课前学习考核制度，督促学生做好课前学习。翻转课堂教学模式若要在数字集成电路设计实验教学中达到好的效果，就必须建立适当的课前考核机制。可将学生课前学习时长和通过课前学习掌握基础知识的程度作为一项课程考核指标，考核分数计入最终实验课程成绩内(占实验总成绩的20%)，进而督促学生必须做好课前学习。数字集成电路设计课程实验部分的主要任务是培养学生的数字集成电路设计能力，因此，要注重实验中创新性设计能力的考核。以往实验总成绩由每次实验得分累加获得，改革后，实验总成绩应为课前学习考核得分(20%)、每次完成实验内容考核得分(20%)和完成一个独立电路设计实验考核得分(60%)三项累加获得。独立电路设计实验需要完成电路建模、电路网表编写、testbench编写和在FPGA实验箱进行功能验证等工作。教师可根据学生在设计过程中每一步骤的完成情况给出准确的评价分数，这样可以较为细致地检验学生对基础知识和电路设计能力的掌握情况，而且独立电路设计实验分值占比较高，如果不能完成电路设计，则该门课程无法通过考核，可通过这种方式调动学生的积极性，加强学生的紧迫感，提高学生的学习质量。

3结语

通过对翻转课堂教学模式的研究，结合黑龙江大学数字集成电路设计实验教学课程现状，探索了基于翻转课堂的实验教学方法。该方法根据目前实验教学课程存在的问题，提出了课堂翻转、完善课程考核机制和实验内容改革的方法，可以增强师生之间的交互性，增加学生动手实验的时间，有助于教师在课堂上更好地掌握每一位学生真正的学习状态和学习效果，从而有效提升学生的数字集成电路设计能力、创新思维能力和实践能力。

参考文献:

［1］石端银，张晓鹏，李文宇.“翻转课堂”在数学实验课教学中的应用［J］．实验室研究与探索，2016，35(01):176－178.

［2］王伟.基于翻转课堂的《土木工程材料》实验教学研究［J］．四川建材，2018，44(08):245－246.

篇3

IC设计工程师是当今最受人尊敬的金领职业之一，不但收入相当丰厚，而且工作极富挑战性和成就感。在全国就业形式比较严峻的今天，IC设计工程师就业却是另一片天地，在北京、上海、深圳等地，IC设计人才都做为紧缺人才被列进重点引进人才目录，具有经验的设计人员更成为各IC公司高薪争抢的对象，IC设计人才严重供不应求。广大在校学生和初入IC设计行业的工程师也因为缺乏项目经验和实践环境,很难在这一领域获得进一步提升和发展，而IC设计公司也苦于找不到具有工作能力的设计人才。

北京集成电路设计园第五日IC设计培训中心独家推出数字集成电路前端设计就业班，在最短的时间里让学员学习数字IC设计流程，设计方法，常用EDA工具，更以实际专题项目带领学员完成一个从最初的设计规范到门级网表实现的整个前端设计流程，手把手带领学员完成实际项目作品，使学员在领会IC设计知识的同时具备IC设计经验，并学会IC设计公司的团队分工与合作。学成后可以胜任IC设计公司一般性设计工作，最终的专题设计和作品更可以做为求职和职位提升的有力证明。

北京集成电路设计园是全国七个集成电路设计产业化基地之一，园区花费数百万美金购置的EDA设计平台，是北京乃至北方地区唯一可以提供完善的国际顶级EDA设计工具和试验环境的产业基地，同时园区有多家国内外知名IC设计公司入驻，吸引了众多设计人才在这里工作，浓厚的IC产业氛围为学习IC设计提供了绝佳的环境。

“数字集成电路前端设计就业班”已于2005年成功举办两期，学员有来自高校研究生、在职工作人员、应届毕业理工科学生等，实践性的课程使学员完成从对IC设计的陌生到熟悉的过程，亲历IC设计整个前端流程。开班以来得到学员的广泛认可，学员在本课程中学到的技术在求职中起到了关键性作用，先后有多名学员就职于国内知名IC设计公司，包括威盛、华大、六合万通、华为等，受到用人单位的好评。同时，在实践过程中积累的经验和新的方法，将在第三期中得到提升和发展。

如果您正在为就业发愁，正在苦苦寻找一份高薪工作在北京上海这些大城市大展宏图；

如果您想从事IC设计行业却不知道从哪里入手；

如果您刚刚踏入IC设计行业，感觉技术和工作压力很大；

那本课程将会带你踏上这条充满前途的金光大道，您的职业人生将从此与众不同……

课程特色

教授IC前端设计全部流程

特别实用、常用的IC前端技术和方法

真实实践环境，先进设计平台，实际项目设计、亲自动手制作

以直接就业为目的

招生对象

电子、计算机、通信等相关专业大学应届本科毕业生和低年级研究生

参加工作不久，需要提升技术水平和熟悉设计流程的在职工程师

或其它理工科背景有志于IC设计工作的转行人员

开课时间

2006年3月27日

课时数

共70学时

上课时间

每周一、三、五晚18:30-21:30

每周二、四、六自修及作业

上课地点

北京集成电路设计园量子芯座5层培训教室

费用

报名费100元

学费2800元，包括听课、讲义、资料、辅导、上机软硬件费用、证书等，食宿自理。

优惠

2006年3月20日前报名，免收报名费

在校学生2006年3月20日前报名，可享受优惠价2300元!

5人以上团体报名可九折优惠！

食宿

外地学员可帮助联系住宿，可以就近选择北京大运村学生公寓，或方便实惠的公寓、单间、招待所、床位等。

附近有大运村食堂、北航食堂、小吃一条街及多家饭店可供选择，经济实惠，非常方便。

交费方式

银行汇款

开户名称：北京集成电路设计园有限责任公司

开户银行：招商银行北京大运村支行(649)

帐号：6381001510001

报名现场交款

地 址：北京市海淀区知春路27号量子芯座5层IC设计培训中心

报名流程

1． 索取或下载报名表

2． 按要求填表、将报名表传真或Email给我们

3． 电话或Email确认报名信息

4． 交纳报名费和学费

5． 领取交费收据、确认函、听课证

6． 报名成功

联系方式

电话：82357175/83/84-850/851/852/858/859

邮件：.cn

课程大纲和更多信息请查询网站：.cn

注：本班招生30人，招满截止，名额有限，预报从速！若报名人数少于10人则不开班

数字集成电路前端设计人才班

实战提高班

课程简介

北京集成电路设计园第五日IC设计培训中心独家推出具有极强实践性“数字集成电路前端设计实战提高班”课程，针对具有一定工作经验的在职工程师、高年级研究生以及需要项目经验的高校任课教师，按照IC设计公司产品开发流程，采取强化训练、项目实践、专题制作等方法，带领学员在真实的实践环境中提升技术水平。本课程为前端设计高端精华课程，在特别精简的时间内讲解非常完整的流程以及更实用的设计方法，课程涵盖了相关技术的核心内容，老师将自己的实践经验倾囊而授。

本课程在“数字集成电路前端设计就业班”成功举办的基础上，为学员提供技术进阶，目标直指培养较高水平IC设计工程师，在保证学员获得IC前端设计全部技术要点的同时，重点锻炼学员的实际动手能力，更为关键的是在长达45个学时，跨度近两个月的时间内，学生将以一个简单标量流水线处理器的设计为核心，进行RTL设计、逻辑综合、时序分析、芯片测试、综合验证、以及高级技术和设计优化的技术学习和项目实践。学员可以选择参与处理器设计或系统芯片IP模块设计，要求至少参与完成此处理器芯片或独立完成一个系统芯片IP模块从设计规范到网表实现的整个前端设计过程，最终的设计是可以拿去layout和流片的。

同时，本培训中心位于北京集成电路设计园――全国七个集成电路设计产业化基地之一，园区花费数百万美金购置的EDA设计平台，是北京乃至北方地区唯一可以提供完善的国际顶级EDA设计工具和试验环境的产业基地，同时园区有多家国内外知名IC设计公司入驻，吸引了众多设计人才在这里工作，浓厚的IC产业氛围为学习IC设计提供了绝佳的环境。

如果你具有相关专业学历，但缺乏一定的项目实践机会；

如果你面对学习或工作挑战，感觉压力很大；

如果你对芯片设计充满兴趣，希望用最短的时间学到人家需要两三年才能跨越的技术；

那么本课程将会成为你提升技术水平、跻身IC设计高级人才的理想选择！

课程特色

完全不同于学校的课程体系和授课方法

没有冗长而无用的理论介绍，直接教授最实用的设计方法和设计流程

真实实践环境，先进设计平台，实际项目设计、亲自动手制作

要求独立完成项目设计，具备真正意义上的项目经验

学成后做为高级人才可以推荐工作

招生对象

电子、通信、计算机等相关专业本科毕业,一年以上工作经验的在职工程师；

电子、通信、计算机等相关专业较高年级在读研究生；

一般高校需要项目经验的任课教师。

报名要求

有简单或小规模电路设计经验，或初步熟悉IC设计前端工作但缺乏项目经验；

有数字逻辑基础、了解VERILOG语言，会使用UNIX/Linux操作系统。

培训目标

可独立完成ASIC/SOC前端设计，成为中级IC前端设计工程师。

学 时

100学时，其中实习及专题制作45学时。

开课时间2006年3月16日

上课时间

每周四晚18：30-21：30，

每周六上午9：00-12：00、

每周日上午9：00-12：00

周一到周五自修及作业

上课地点

北京集成电路设计园量子芯座5层培训教室

费 用

报名费100元

学费4800元，包括听课、讲义、资料、辅导、上机软硬件费用、证书等，食宿自理。

优 惠

2006年3月1日前报名，免收报名费

在校学生在2006年3月1日前报名，可享受优惠价4200元

5人以上团体报名可九折优惠！

食 宿

外地学员可帮助联系住宿，可以就近选择北京大运村学生公寓，或方便实惠的公寓、单间、招待所、床位等。附近有大运村食堂、北航食堂、小吃一条街及多家饭店可供选择，经济实惠，非常方便。

交费方式

银行汇款

开户名称：北京集成电路设计园有限责任公司

开户银行：招商银行北京大运村支行(649)

帐号：6381001510001

报名现场交款

地 址：北京市海淀区知春路27号量子芯座5层IC设计培训中心

报名流程

1． 索取或下载报名表

2．按要求填表、将报名表传真或Email给我们

3．电话或Email确认报名信息

4． 交纳报名费和学费

5．领取交费收据、确认函、听课证

6． 报名成功

联系方式

电话：82357175/83/84-850/851/852/858/859

邮件：.cn

课程大纲和更多信息请查询网站：.cn

注：本班招生30人，招满截止，名额有限，预报从速！若报名人数少于10人则不开班

集成电路封装工艺员培训

招生对象 大专理工类专业及以上学历

招生人数 限50人

开课时间 2006年2月13日-3月3日

（周一至周五上课）共120课时

课程内容

半导体基础制造程序、集成电路各类产品与应用、集成电路生产常用材料使用简介、集成电路英文应用、集成电路厂务与环境、封装基础知识、集成电路SOP学习、集成电路设备基本操作与应急处理、质量环境及工作安全教育、集成电路封装

开班宗旨

复芯微电子集成电路封装工程师培训为您的职业生涯铸造辉煌的起点

培训优势

订单培养、校企结合、高就业率

课程特色 名校资深讲师与企业主管共同授课；

独家使用教材；

严谨治学、定期考核

附赠行业素质、面试技巧等实用课程

职业前景

集成电路产业是未来全球高新技术产业的前沿和核心，是最具活力和渗透力的战略产业。作为集成电路产业人才缺口最大的封装产业，正需要大量有志于投身该事业的青年加入其中。

应届毕业生从事集成电路（IC）封装行业，年薪3-6万……

封装企业大多提供相当好的福利，包括吃、住、补贴……

想进入集成电路行业的您，请不要犹豫了！

招生对象 本科理工类专业及以上学历

招生人数 限30人

开课时间 2006年3月4日-4月2日

（双休日上课）共120课时

课程内容：

计算机网络与UNIX应用、半导体基础理论、集成电路制造工艺、集成电路设计概论、集成电路设计EDA软件、基本版图知识

开班宗旨：

复芯微电子IC版图设计师培训为您的职业生涯铸造辉煌的起点

培训优势：

订单培养、保证推荐、高就业率

课程特色 校内资深讲师与企业在职工程师共同授课；

独家使用教材；

严谨治学、定期考核

附赠行业素质、面试技巧等实用课程

职业前情：

集成电路产业是未来全球高新技术产业的前沿和核心，是最具活力和渗透力的战略产业。作为集成电路产业的命脉，目前长三角地区IC设计业的人才缺口已达20万……

IC设计业薪酬水平不断攀升，应届本科生从事IC版图设计起薪达3000元……

IC设计师平均月薪高达10000元……

看到这些数字，您还需要犹豫吗？

诚信责任创新

咨询人 宣佳博老师

咨询电话 021-51087308*8301

E-mail

TEL (021)- 51087308

FAX (021)- 50277166

篇4

关键词：EDA技术，项目化教学方法，课程改革

 

EDA技术是以数字电子技术课程知识为基础，具有较强实践性、工程性的专业课程。将数字电路设计从简单元器件单元电路设计，EWB软件仿真提到了更高一级的可编程操作平台上，进一步巩固和提高学生电子电路综合设计能力。但是，传统的教学模式是将两门课程分开，先上数字电路，后上EDA技术，分两学期授课。这样的教学模式存在弊端，减弱了课程之间的联系，降低了学生对数字电路理论的认识程度。通过对EDA技术课程的教学改革，以实训的方式采用项目教学法，使学生在较短的时间内掌握EDA技术基础及其实验系统，从数字系统的单元电路，如译码器、计数器等入手，加深对数字电路基础理论的认识，逐渐完成数字系统设计。

1. EDA技术及其在教学中的应用

1.1 EDA技术

EDA技术即电子设计自动化(Electronic DesignAutomation)是以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、信息处理及智能化技术的最新成果而形成的一门新技术毕业论文格式，是一种能够设计和仿真电子电路或系统的软件工具。采用”自顶向下”的层次化设计，对整个系统进行方案设计和功能划分，系统的关键电路用一片或几片专用集成电路（ASIC）实现，然后采用硬件描述语言（HDL）完成系统行为级设计，最后通过综合器和适配器生成最终的目标器件。图1为一个典型的EDA设计流程。

图1 EDA设计流程图

1.2 EDA技术在教学中的应用

在教学过程中，EDA技术利用计算机系统强大的数据处理能力，以及配有输入输出器件(开关、按键、数码管、发光二极管等)、标准并口、RS232串口、DAC和ADC电路、多功能扩展接口的基于SRAM的FPGA器件EDA硬件开发平台，使得在电子设计的各个阶段、各个层次可以进行模拟验证，保证设计过程的正确性。从而使数字系统设计起来更加容易，让学生从传统的电路离散元件的安装、焊接、调试工作中解放出来，将精力集中在电路的设计上。同时，采用EDA技术实现数字电路设计，不但提高了系统的稳定性，也增强了系统的灵活性，方便学生对电路进行修改、升级，让实验不在单调的局限于几个固定的内容，使教学更上一个台阶，学生的开发创新能力进一步得到提高。

2.课程教学改革实施

2.1课程改革思路

课程改革本着体现巩固数字电路基础，掌握现代电子设计自动化技术的原则来处理和安排EDA技术教学内容。打破传统的从EDA技术概述、VHDL语言特点、VHDL语句等入手的按部就班的教学方法，以设计应用为基本要求，开发基于工作过程的项目化课程，以工作任务为中心组织课程内容，让学生在完成具体项目的过程中来构建相关理论知识。将EDA技术分为四个方面的内容，即：可编程逻辑器件、硬件描述语言、软件开发工具、实验开发系统，其中，可编程逻辑器件是利用EDA技术进行电子系统设计的载体，硬件描述语言是利用EDA技术进行电子系统设计的主要表达手段，软件开发工具是利用EDA技术进行电子系统设计的智能化的自动设计工具,实验开发系统则是利用EDA技术进行电子系统设计的下载工具及硬件验证工具。采用项目化教学方法，以实训的方式展开，让学生在“学中做，做中学”。

2.2课程改革措施

以电子线路设计为基点，从实例的介绍中引出VHDL语句语法内容。在典型示例的说明中，自然地给出完整的VHDL描述，同时给出其综合后的表现该电路系统功能的时序波形图及硬件仿真效果。通过一些简单、直观、典型的实例毕业论文格式，将VHDL中最核心、最基本的内容解释清楚，使学生在很短的时间内就能有效地掌握VHDL的主干内容，并付诸设计实践。这种教学方法突破传统的VHDL语言教学模式和流程，将语言与EDA工程技术有机结合，以实现良好的教学效果，同时大大缩短了授课时数。表1为课程具体内容及实训学时分配。

 

能力

目标

学习情境

项目载体

课时

QuartusⅡ开发工具使用能力

QuartusⅡ开发环境、实验系统

二选一音频发生器设计

6

VHDL语言编程能力

VHDL语言基本结构

计数器电路设计

6

VHDL语言并行语句

8位加法器设计

8

VHDL语言顺序语句

7段数码显示译码器设计

8

VHDL语言综合运用

数控分频器的设计

8

层次化调用方法

4位加减法器的设计

4

综合开发调试能力

8位16进制频率计设计；

十字路通灯设计；

数字钟设计；

波形信号发生器设计，等。

(任选一题)

20

总计

 

篇5

一般情况下，都是使用线圈断电或者线圈通电的方法，来分析、判断继电器、接触器的电路控制情况。线圈和电源相接的核动力是构成线圈断电、通电的最基本条件，以及动断触头的实际状态。决定电路控制情况的关键性因素是触头的通断电状态，一般情况下，触头只有两种状态，一种是触头切断，另外一种是触头接通。通常以I和O来表示电磁离合器、电磁铁、电磁阀、继电器、接触器等元件的通电状态，I表是线圈正处于通电状态，O表示线圈正处于断电状态。有的时候，可以将点券的断电状态或者通电状态当做是上述原件的通电、断电状态。当继电器以及接触器二者的触头处于闭合状态时，既可以默认为线圈正处于通电状态下；当触头处于断开的状态时，即可以默认为线圈正处于断电状态下。即，反之，可以将I默认为触头和控制按钮正处于闭合状态下，可以将O默认为触头和控制按钮正处于断开状态下。“I”和“0”都分别表示了两种具有对立性质的物理状态，将自然界中存在的一种规律映射出来———逻辑代数。逻辑代数的作用就在于能够合理地设计出接触器及继电器的系统，把电路中的各个原件的作用发挥出来，尽可能做到少使用原件。虽然这样的设计要求对于一个电路设计工作者而言极具挑战性，但是只要设计电路的过程中，将逻辑设计法的优势全部发挥出来，相信问题还是能够迎刃而解的，逻辑设计的优势如下所述：（1）逻辑运算：利用逻辑函数将元件的控制状态表现出来的关键是用来表示触头状态的逻辑变量，运用非逻辑或者逻辑的来进行基本预案算，根据计算所得结果即可将继电器和接触器的电路结构表示出来，由此可见，将逻辑运算运用于电路设计的过程中，不仅十分的方便，而且还非常的便捷。（2）简化逻辑函数：简化逻辑函数的作用主要在于将继电器和接触器的电路简化。通常情况下采用公式法进行化简，利用基本定律，简化扩项、因子以及多余项的运用方法。（3）简化逻辑代数：在电路实际组合成时，根据现实的具体因素需要考虑到以下两点：第一点，由于触电容量有一定的局限性，因此需要特别注意检查负责断电任务的触电容量。第二点，在电路逻辑能够被多余触点所使用的情况下，不需要对多余触点进行化简。（4）继电器开关的逻辑函数：在电路中，继电器的主要被当做开关线路使用，符合逻辑规律，逻辑函数的输出变量主要是利用继电器中执行函数来实现，逻辑变量以检测信号、逻辑变量输出、中间单元的反馈触头用来表示中间单元、输出逻辑变量、检测信号的反馈触头来表示，并且可以按照规律那逻辑函数表达出来。逻辑设计法步骤的主要内容为：对于加工工艺的过程首先进行充分的研究和分析，然后制定出工作示意图或者是工作循环图，依照制定出来的工作图，再把执行元件的街拍表以及检测状态表绘制出来，将其同意称作转换表。已经把转换表中元件边界线，将中间记忆元件设定好，然后再把中间记忆元件的逻辑函数做出来，之后用再根据这个函数，初步将电路的结构图建立起来，最后再对电路结构图进行进一步完善处理。在对电路结构图进行完善的过程中，必须将联锁、保护等结构添加进去，此外，还需特别注意电路是否符合电路控制的相关要求，观察是否有触头、回路竞争等现象存在[1]。

2电器工作流程图法

2.1电器工作流程图

在绘制电器工作流程图的时候，需要遵循从左到右的原则。首先，需要在左侧将控制电路的文字按钮“SB”、继电器“KA”、接触器“KM”等符号列出来，然后依照电器时间顺序从左到右画出不同电器的状态框，分别为黑框、白框、按钮框，将其状态狂和位于左侧的电器画在统一水平位置上，与此同时，还应该将对应的电气文字符号画出来。黑框即为电器动作，白框即为电器释放，按钮框即为点动按钮。若是控制电路，其状态框要与实现进行连接，如果是非控制电路，那么就需要将状态狂和虚线连接起来。电流的工作流程图可分为两个阶段状态下的图纸，一个是启动阶段，另外一个是停止阶段，这两个阶段分别表示了电流的两种正常工作状态[2]。

2.2导通逻辑表达式

表达电器流程图的公式是导通逻辑表达式。电器中的线圈要保持通电则必须要求电器起动而不释放。导通逻辑表达式是一种必不可少的逻辑式，但其中所存在的问题有两个：（1）起动的条件无法覆盖电器整个周期的工作运行，在这样的情况下，释放条件还未得到满足就自行释放。要想防止这样的情况出现，需要对起动条件加入自锁的功能。（2）假如电器条件所对应的某个电器不同两种状态，则表明电器条件不能满足唯一性。其主要的处理方法有：第一，找出能够与其他电器条件进行区分的逻辑条件进行复合，形成电器条件的唯一性。第二，当没有可以使用的逻辑条件时，可以通过电器条件的增加来制造逻辑复合的唯一性。

2.3电器控制电路图

在绘制电路控制图的过程中，需要将电路控制图左侧的一个文字符号来表达线圈，然后将电路控制图右侧一行的文字符号都绘制成按要求连接的触头。凡是标有反符号的触头，一律不得将其化成常开触头，应该将其画成常闭合触头。假如在释放的条件下，有延时触头出现，那么不能用图形复活来直接飙到文字符号，必须要通过等效处理之后，才能挪出延时符号，将反符号求出来，最后才能够顺利完成图形符号的转化。

3经验设计法

经验设计法主要是基于丰富的经验来进行的，因此具有一定的灵活性。在使用在经验设计法来对控制电路进行设计的时候，需要特别注意以下几点：（1）尽可能的实现工艺和机械生产对电路控制的相关要求。首先，要先了解生产需求，让控制电路的相关设计工作者对相似或者同来产品进行研究、分析、综合，之后再作出控制电路的设计详细要求，当一件通过之后，再能将其当做控制电路的实际依据。（2）满足了生产要求时尽量选择常用或者能够掌握的缓解和电路，缩短控制电路与电气之间的连接线的长度，使电气的标准元件使用数量减少，此外，还需要避免使用型号相同的元件，尽量减少没有必要的看出点，在电器工作的时候，至打开必要通电的电路，尽可能的避免意外及节省电能。（3）电路设计要保障电器控制的安全性，选用电器寿命长。结构结实等电器，当控制电路设计工作人员再对电路进行设计的时候，需要将触点线圈正确连接好，以免造成寄生回路的产生。

4电器控制电路设计方法比较

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关键词： 高职高专《Protel电路设计》教学 主要问题 教学改革措施

1.引言

随着科学技术的发展，特别是近些年来现代电子技术的飞跃发展，目前仪器仪表的设计与开发已广泛采用了大规模、超大规模的集成电路。因此，印制电路板变得日趋精密且复杂，传统的手工设计和制作PCB的方法已难以适应现代化大生产的需要。为了解决这一问题，各种电路设计辅助软件应运而生，如Protel、Powerpcb、Allegro等。Protel进入我国比较早，使用方便、易学、实用，因此在国内电子设计行业中得到广泛应用。为了便于电子相关专业的学生从事电子线路设计工作，许多高校开设了《Protel电路设计》这门课程。但是在有限的学时里，如何让学生在电路设计中能熟练运用Protel是值得深入探讨的问题。

以前Protel电路设计选用的版本为Protel 99SE，随着该软件和计算机操作系统的升级，现在各高校陆续选用Protel 99SE的升级版本Protel DXP进行教学。Protel DXP是Altium公司在2002年推出的Protel家族的最新成员。Protel DXP继承了Protel系列产品的优点，与Protel 99SE相比，它在许多方面都有很大的改变，比如：Protel DXP实现了各种设计工具无缝集成，同步化程度更高；支持VHDL设计和混合模式设计；整体的设计概念，支持自然的非线性设计流程，等等。

2.教学中存在的主要问题

Protel电路设计是一门计算机辅助设计课程，在讲授的过程中，教师常常注重理论而轻实验，一般先介绍Protel DXP软件的设计界面和基本操作方法，接着给一个具有特定功能的电路图，讲解图中电路的工作原理后，然后要求学生运用protel DXP软件绘制该电路系统的原理图和印制电路板图。

一些学校的实验课时间安排不尽合理，一般在整个理论教学之后安排实验课，因此学生无法及时消化每次理论课的内容。

Protel电路设计这门课安排在电路原理、模拟电子技术、数字电子技术和单片机原理课程之后。学生通过学习Protel电路设计这门课程，应学会运用Protel DXP软件设计电子产品的电路原理图和PCB图，从而制造电子产品。而很多教师在实验教学时，没有将学生以前学的课程有效地联系起来，而只是给出一个电路图，要学生运用Protel DXP绘制电路原理图，接着绘制PCB图。学生通过学习Protel电路设计，仅仅掌握了基本的操作方法和技能，但学习目标不明确。

3.教学改革初探

高职高专《Protel电路设计》的教学现状是学生的学习兴趣不高，学习目标不明确，不能熟练运用Protel DXP软件，分析问题和解决问题的能力有待提高。针对上述问题，我结合教学经历，根据已有的Protel教学经验，对这门课程的教学改革措施提出一些自己的想法。

3.1确立以培养学生实践能力为主的思想。高职高专教育秉承以就业为导向的办学理念，以社会需要为目标，坚持面向生产、建设、管理、服务第一线，根据岗位所需能力与素质提炼、整合成专业课程，构建新型高职教学模式，培养社会急需的应用型人才。因此，必须根据高职高专学生的实际水平和培养目标，因材施教，以理论够用为原则，把培养学生的动手实践能力和创新意识放在第一位置，充分意识到培养学生动手能力的实践教学具有更重要的意义。

3.2在课程体系改革上，教师应树立理论与实验并重的理念，突出课程重点和难点，努力提高学生的学习兴趣。开设Protel电路设计这门课的目的是让学生能熟练运用Protel DXP软件进行设计电路原理图和PCB板制作。因此Protel电路设计这门课是一门实践性比较强的课程，不仅要理论和实验并重，而且要适当地增加一些实验。在课堂理论教学中，需要突出重点和难点，特别是选择电路图，要选择具有常用功能的经典电路图，如MCS-51开发学习板。根据电路图，为学生讲解其具有的一些功能及如何设计这些功能，让学生知道为什么这么做，怎么做，达到从理论知识到具体操作的转化，而不仅仅是运用Protel DXP画电路图。引导学生设计电子产品，画出电路原理图，在适当的时候给予辅导，启迪学生的创新型思维，提高学生发现问题和解决问题的能力。

3.3合理安排理论教学和实践教学，两种教学可将相关课程有机联系起来。针对高职高专学生的特点，为了培养他们的综合设计能力和实践动手能力，注重运用多学科的理论知识，合理安排理论教学和实践教学，密切联系实际。Protel电路设计由理论教学和实践教学两个部分组成，在有限的学时内，为让学生灵活运用Protel DXP进行电路设计，需要合理地安排理论教学和实践教学。

合理安排理论教学和实践教学的时间，不能把实践教学看成理论教学的辅助手段，而安排在整个理论教学之后。Protel电路设计是一门实践性比较强的课程，理论内容比较少，主要讲解如何操作。理论教学和实践教学可以根据内容交叉进行，及时消化理论内容，熟练Protel DXP操作。这门课程的实践环节可以分为基础操作实验、复杂操作实验和综合设计实验几个层次。基础操作实验，主要是让学生加深对理论的理解，熟悉软件运行环境，基本界面及菜单，常用辅助工具的基本操作，等等。复杂操作实验是对这门课程所有知识点的综合运用，如层次法画电路图，如何设置电路检查规则和自动布线规则，等等。在综合设计实验中，让学生综合运用所学的专业课知识进行创新设计，以此培养学生的动手能力，以及发现问题和解决问题的能力。在综合设计实验中，让学生根据学过的理论知识如模拟电子技术、数字电子技术、单片机原理等，设计一个自行车里程和速度的仪表。在设计过程中，设计检测电路的原理图，要求原理正确。根据该仪表的使用环境，合理选择元器件，达到可以使用的目的。在电路板的制作方面，运用Protel DXP绘制电路原理图和PCB图，并对原理图进行仿真和检验。特别是PCB的设计规则比较丰富，这些规则涉及到间距、线宽、布局等。通过综合设计实验，培养学生的创新意识和实践动手能力，同时综合运用相关课程的知识来解决问题，学以致用，提高学习的趣味性，同时掌握辅助电路设计软件Protel DXP，为今后的就业打下坚实的基础。

4.结语

根据高职高专《Protel电路设计》的教学现状，教师应对Protel电路设计进行教学改革，树立重视实践教学、加强理论与实践相结合的思想，综合运用讲授、讨论、直观演示、任务驱动、实验与探究等教学方法，在Protel DXP的教学中将模拟电子技术、数字电子技术、单片机原理等课程联系起来，以提高学生的学习兴趣，增强实践动手能力，培养分析问题和解决问题的能力。教学改革的实践表明，Protel电路设计课程教学增强了学生的学习兴趣，强化了学生在教学活动中的主体地位，很好地培养了学生的创新思维和实践动手能力，并为学生今后的就业打下了良好的基础。

参考文献：

［1］杨志亮.Protel 99SE电路原理图设计技术［M］.西安：西北工业大学出版社，2002.

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【关键词】实践教学；改革措施；高职教育

1 电子类专业实践教学的现状

高职教育提倡“理论够用，注重实践”，培养高端技能型人才，因此实践教学在高职教育中是重中之重。然而现今仍然把实践教学作为理论教学的辅助，或是理论教学的延伸或扩展。在这种观念的引导下，势必是仿照普通高等教育的传统模式将实践教学变为理论知识的一种验证，学生只需按照预先安排的步骤进行简单而又死板的插孔操作即可。这种验证性的实验内容单一、形式单调，使学生变得被动学习，死板地按照老师所给的步骤完成任务，这样的教学不可能让学生留下多少知识记忆，也不可能激发学生兴趣，更不可能提高学生分析问题、解决问题能力以及创新能力。如此趋同于本科院校的实践模式，不能够让高职教育在技能培育方面突显优势。

此外，在实践设备方面仍然使用传统实验台或实验箱做实验。虽各厂家实验台或实验箱结构上不相同，但所配套的指导书实践内容却大致相同，且实践内容多以理论知识验证性操作为主，操作流程为：实验原理剖析，按电路图插孔式接线，简单检测，验证理论结果。

各厂家生产的实验台或实验箱均采用模块化、组装化结构设计，其本身就是一个半成品，再加上电路参数都是一定的，工作环境也是理想的，学生只需简单接线即完成，这种实践模式即不符合实际工作需求，也无法提升学生遇到实际工程问题的解决能力。

2 电子类专业实践教学的改革措施

2.1 打破传统“先讲再做”，提倡“先做再讲”的教学模式

当拿到一部新手机时，我们是直接操作手机呢，还是先看使用手册再操作呢？绝大多数的人是先操作手机，不懂时才翻阅手册。在日常工作中，当我们进行某项工作时遇到不懂的，就会查阅有关资料书籍，学习有关知识，直到解决问题，而知识自然地被牢牢地记忆了。

让学生先动手、先研究，发现问题后老师再讲相关知识点，对于与实训项目无关的理论知识则少讲或不讲，即讲授日常工作中需要的技能或将来可能遇到的实际问题。这不仅贯彻了高职教育“理论够用，注重实践”的原则，也充分落实了理论结合实际，以工作过程为导向的教学理念。[1]

2.2 将多门有关联的实验课整合为一门综合性、系统性、教学成果产品化的实训课

例如：将传感器、单片机、电路设计与制版课程的实验课整合成一门制作智能产品的实训课，假设制作一辆智能灭火消防车，首先检测火源和小车饶障碍物行驶需运用传感器技术，接着传感器将采集信号传送给单片机进行处理，单片机再控制小车做出相应动作，最后该控制电路板需运用电路设计与制版相关知识方可制作。整合后的实训课将多门课程的知识相衔接起来，更能够培养学生解决综合性、系统性的实际问题。

2.3 将实践教学分为基础技能实践和综合性设计技能实践

基础技能实践包含：学生通过实践动手学习，对线路和电子电路基础知识有理论上和感观上的认识；可掌握电工电子基本技能；熟悉电子仪器仪表的使用和操作方法；对电路中的电子元器件有了初步了解和识别能力；掌握焊接技术和常用电器的安装；学会使用电路制图软件和电子仿真软件；了解配电系统原理和安全用电知识和注意事项。[2]

综合性设计技能实践包含：电路的设计、电子仿真和测试、电路的成品制作。其中首先以电路设计为主线，将基础技能实践运用于初步的综合设计技能中，然后通过一定的仿真和测试来验证设计电路的可行性和可靠性，最后焊接和制作出实际的电路。这一环节主要采用仿真与成品制作相结合，硬件和软件相结合的教学模式，全面而系统地提高学生的分析问题、解决问题的能力，以及综合设计、研究创新的能力。

2.4 注重基础技能的培养，形成良好的职业习惯

将基础、常用的仪表仪器的使用方法和对常用元器件的识别作为实践教学的首个训练项目，培养学生掌握常用电子仪器仪表的正确使用、基本运用、注意事项、保护措施，以及常用电子元器件的识别的能力。将实操的重点放在规范各类仪表仪器的使用、操作步骤上，培养日后良好的操作习惯。

2.5 硬件电路设计采用软件虚拟模式

在设计电路的过程中，加入计算机仿真和测试环节。让学生在动手做线路板之前，先进入计算机虚拟实验室，进行仿真，验证设计的可行性和可靠性，避免走弯路和浪费材料，同时也利于修改电路板的设计。而在实际需求中，当缺乏某个电子器件或某种电子仪器仪表时，我们可利用计算机虚拟出该器件或设备，先进行相应的仿真和测试，大大增加了我们实践教学的灵活性和智能性。

2.6 增设具有趣味性、实用性的动手制作产品实践内容

去除掉验证性实验，增设学生自主设计实用电子产品环节，如： 直流稳压电源、信号发生器、功放器、电子节能灯等电子小产品。这不仅能激发学生学习兴趣，还能够培养学生的创新能力、实践能力。采用任务驱动式的教学模式，实施流程为：提出设计要求―查阅资料―方案设计―电子仿真―元器件认定―电路制版―调试电路―外壳制作―形成初级产品。整个过程以学生为主体，老师为指导，将课内实训变为课内外相结合的自主性实训，将面向实训结果变为面向实训过程。[3]这些综合设计制作的电子小产品主要来源日常生活中的案例，其目的是提高学生设计、集成、测试、工艺流程等整套产品制作的综合设计能力、综合操作技能水平，以及系统的开发应用能力，培养学生善于创新的能力，让学生学会科学规范的操作流程。

3 结语

根据目前高职教育实践教学现状，首先要树立起一种通过最有效的方法将知识和能力传授给学生的高职实践教学新观念以及相应的具体措施，才能够彻底脱离出普通高等教育的传统模式，真正意义上实现培养高端技能型人才的目标。此外，地方高职教育离不开区域经济的发展，根据区域经济发展设置专业，整合课程，开发具有典型工作任务的实践教学内容，才能够适应于本地区市场的需求和经济的发展，同时能够提高学生的实践能力和就业能力。

【参考文献】

[1]王贵兰.高职院校电子专业实践教学改革探讨[J].科技信息，2009，29：685.

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文文介绍了单片机控制的电动机Y-启动电路设计，该设计是一个以弱电控制强电的设计，有多方面的功能，为智能控制和精确控制电动机的启动提供了合理有效的解决方案。本文对系统的各个环节进行了详细的阐述，并论述了各环节中的硬件电路设计，针对软件设计与硬件的综合调试进行了全面的分析，以实现弱点控制强电为目的，并通过独立式键盘对电动机的启动进行调控，该设计经过调试和检测，实现了设计任务的各种指标。

【关键词】单片机 电动机启动 电路设计

在我们生活中的各个领域随处可见单机片的踪迹：计算机网络通信与数据传输、各种智能IC卡、轿车的安全系统、摄影机、飞机上的各种控制仪表，甚至电子宠物和程控玩具，都离不开单片机的应用。在工业中，电动机的星三角启动的应用十分广泛，随着技术自动化的普及，工业中也出现了很多自动机器，人们将原本需要人来控制的电动机启动的工作交给了单片机，不仅防止了很多意外的发生，同时也提高了电动机的生产效率。

1 单片机控制的电动机Y-Δ启动电路的总体设计任务和选择

首先要设计一个单片机控制的电动机Y-Δ启动，设置3秒钟的启动时间，并通过按键设置电动机Y-Δ进行操作运行和终止。该设计的基本要求和主要内容有：控制器要采用STC89C52RC单机片；电动机的选择要用三相异步电动机；正5V电源需要选用LM7805三端不可调节的稳压集成器来实现；在弱电控制强电模块中选用DC5V继电器；在电动机运行模块中要采用220V的交流接触器；显示模块要用两位级联共阴数码管；设置模块需要通过独立式键盘来进行设置和调控；指示模块需选用不同颜色的发光二极管进行指示操控。

根据上述任务设计的要求，经分析探讨，基于单片机定时器系统的设计中包括的内容有：电源模块、定时模块、控制器模块、显示模块、设置模块以及指示模块。

2 单片机控制的电动机Y-Δ启动电路中系统各环节的硬件电路设计

2.1 电源模块电路

该设计通过+5V直流电压来供电，一般来说，直流稳压电源的组成部分有电源变压器、整流滤波电路和稳压电路。电源变压器是把交流电网中220V的电压转换成为比所需要的值，交流电压经过整流电路变为脉动的直流电压，因为脉动的直流电压中含有大幅度的纹波，当电网电压波动、温度和负载发生变化时稳压电路能够继续保持直流电压的稳定，选用输出电压为+5V的三端集成稳压器LM7805，变压器会将电网220V的电压转为+9V，通过发光二极管桥式整流之后，送入LM7805的输入端。

2.2 复位和晶振电路

单片机在平时复位端电平是0，单片机复位主要通过按键高电平复位，该设计中的复位电路既能用于操作复位，也能实现上电复位。通电时，电极两端可看做短路，RESET端电压逐渐下降，也就是低电平，此时单片机开始工作。LED发光二极管在复位电路中主要用来指示电路电源是否安全接通，晶振电路采用的是外部无源晶振，晶振值选用12MHz，两个谐振电容取值为30PF。

2.3 弱电控制强电电路

电气触头可通过电流，可以把强电接触器的线圈直接接在弱电继电器触头上，如果弱电继电器触头可通过电流，可在其上加一个中间继电器以控制强电。

2.4 电动机运行模块电路

电动机的电源通断可以通过单片机控制的接触器主触头加以控制，同时电机的星型启动三角运行的效果可由单片机的定时来转换。

2.5 电路设置

设置电路的过程中，电路可通过独立式键盘的设置和调控加以控制，采用P2口作为独立式键盘的行线，在这里不必加上拉电阻。

2.6 电路指示

此设计主要采用发光二极管作为指示灯，将发光二极管接在接口处，当两端的电压差超出自身导通压降时就会开始工作，此时的电流要满足电流和电压的要求，并与发光二极管的电流相适应，二极管才可以正常发光。在发光二极管的连接处接入一个电阻，此电阻能够通过对二极管图电流的限制以减小耗损。该设计在+5V的电压作用下采用510欧对电阻进行限流，二极管会在不超出单片机的最大限流的前提下正常工作。

3 单片机控制的电动机Y-Δ启动电路中的软件设计

3.1 系统主程序流程

系统设计的整个过程在系统主程序流程中的具体表现如下：

首先，可以对系统进行初始化，包括地址的常量定义、初始化单片机各端口、资源分配、初始化电动机的启动时间和定时器、设置推栈指针等。其次，能够调用启动时间处理程序，电动机的启动时间为十六进制数，存储在数据缓冲区中，如果要显示出数码管，就要进行十进制进行区分，并且每一位都存在不同的单元。最后，可以调用启动时间以显示程序，在显示程序当中，要对显示的数值进行灭0处理，当启动的时间十位是0的话，将不显示该位，以降低阅读差错。先控制数码管的位码，选中要点亮的数码管，此时将显示出段码。

3.2 程序设计和软件调试

程序流程图设计好之后就可以根据流程图编写程序了，该设计采用汇编语言编写，经调试，能够实现设计任务的要求。软件的调试通过应用KEIL软件和ISIS软件仿真电路进行操作和控制，应用KEIL软件调试后会生成HEX文件，先对设计中的各个环节进行调试，再对主程序进行调试，最后将各部分程序连接起来进行整体调试。

4 结论

综上所述，本设计开发了一种适用于人们的生产生活的，在单片机的基础上控制电动机星三角启动的定时装置。同时，对系统的各个环节进行了详细的阐述和分析，论述了各环节中的硬件电路设计，针对软件设计与硬件的综合调试进行了全面的分析，以实现弱点控制强电为目的，并通过独立式键盘对电动机的启动进行调控，该设计经过调试和检测，实现了设计任务的各种指标。

参考文献

[1]陆闯.一体化便携式高频逆变空气等离子切割机的研制[D].北京：北京工业大学，2013.

[2]郭庆.异步电动机直接转矩开环控制研究[D].陕西：西安科技大学，2013.

[3]黄开.基于AVR单片机的柜式空气净化器控制系统设计与研究[D].安徽：合肥工业大学，2013.

[4]孙爱如.基于单片机控制的三级式恒功率金卤灯电子镇流器[D].广东：华南理工大学，2012.

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一、确定项目任务

中职学校的教师要深入企业，了解电子类企业对Protel课程的岗位能力需求，根据实际岗位需求确定教学目标，按照实际的生产流程合理整合教学项目，遵循中职学生的认知规律设计具体的工作任务。项目任务的选择与确定是实施项目教学成功的关键。将中职Protel课程整合为熟悉Protel软件操作、单管放大电路设计、收音机电路设计、USB接口电路设计和单片机控制电路设计等六个项目。每个项目又划分成多个相互关联的任务，比如单管放大电路设计项目由原理图编辑器参数设置、单管放大电路原理图绘制等多个任务组成。这样由浅入深，分散教学重点和难点，便于学生掌握Protel课程的专业知识技能，实现教学目标。

二、合理组织执行任务

执行任务是项目教学法的核心环节。教师设计好具体的工作任务后，编写工作任务书，给学生分配任务，让学生分组合作学习。遇到问题时，教师不要直接告诉学生答案，而是提供给学生必要的学习资料和合理的建议，引导学生主动寻找解决问题的方法和答案，提高学生自主学习的能力。

1.师生互动，营造轻松的学习氛围

利用多媒体和机房创设真实的工作情境，必要时教师先演示一遍操作流程，学生边学边练，然后教师随时解决学生在操作中遇到的问题。在任务实施过程中，教师将学生按照个性特点和学习成绩分成二人小组。教师提出引导性问题，鼓励学生进行组内和组间讨论交流，以小组合作的形式发现问题、解决问题，进而完成学习任务。当学生出现一些影响后续操作的关键问题时，教师要不失时机地给予纠正指导，让学生多积累正确的绘图经验。在课堂上理论知识以够用为主，遇到什么知识，教师就给学生讲授相关内容，避免单纯的理论灌输。教师把课堂还给学生，让学生做项目的负责人，培养学生的责任感，激发学生的学习兴趣，提高学生组织、实施任务以及解决实际问题的综合能力。

2.成果展示

任胀瓿珊螅每组学生进行成果展示，说出自己的设计思路和实施过程中遇到的问题及解决方法。教师要及时总结。学生在分享别人成果的同时，丰富了自己的学习方法，提高了思维组织和语言表达能力。比如在调用元器件的操作中，有浏览器法、菜单命令法、鼠标右键和快捷键等方法。学生在绘制原理图时可能只熟悉一种操作，当别人分享其他更快捷更方便的方法时，自己也就学会了一种新的操作方法，并且积累了丰富的学习方法。教师对其成果进行肯定性评价，让学生体会到成功的喜悦，最大限度地激发学生的学习热情，提高学习积极性。

3.评价总结

评价总结是项目教学的一个重要环节，是巩固学习效果、提高专业技能的关键。每完成一个学习任务，教师要组织学生进行自我评价、小组间互相评价和教师综合评价。及时客观地评价有利于完善学生的认知结构，加强学生的学习自信心，进而提高学习效率。教师还要让学生及时完成实训报告，并写出实训收获和学习体会。通过对学习内容的总结，找出问题和不足，积累学习经验，加深对知识的理解和记忆，构建全面的Protel知识体系。

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【关键词】电动执行器；小型化；智能化；开度；Atma128单片机

1.引言

1.1 电动执行器的发展

电动执行器，又称电动执行机构、电装、电动头，是一种自动控制领域的常用机电一体化设备，是自动化仪表终端三大组成部分（检测设备、调节设备和执行设备）中的执行设备，主要作用是对一些阀门、挡板等设备进行自动操作，控制其开关和调节，代替人工作业。

1.2 研究背景及意义

我国目前的电动执行器还以角行程、直行程和多转式这些传统的电动执行器为主，现有的执行器在使用时还会遇见各式各样的问题，需要专业的技术员去钻研改进，与国际水平相比还存在结构上简单，功能弱、智能化程度低等缺点。目前上海沃电、温州瑞基、温州澳托克、英国rotork等产品在市场上均有很强的影响力，但市场上销售的基本型电动执行器功能单一，而功能强大的执行器价格又很高，基于以上原因，本文讨论设计一台性价比高的智能电动执行器。

1.3 系统功能描述

本设计力求执行器在功能上齐全，在性能上稳定，在价格上便宜。

执行器具体功能：

（1）本地操作：本地点动操作；本地保持操作。

（2）远方操作：远方手动操作；远方自动操作。

（3）液晶界面显示：开度显示；状态显示；报警显示；菜单显示。

（4）数据保存：将用户设置后的数据存入单片机的EEPROM。

1.4 系统框图

系统总体框图如图1所示。

图1 系统总体框图

2.系统硬件电路设计

2.1 系统电源电路设计

本系统需要的电源主要有三种：

（1）+5V：用于CPU板卡供电

（2）+12V_D：用于换相继电器

（3）+12V_A：用于4-20mA电流产生

要将380V交流电变为直流首先要变压、整流、稳压，所以电源部分就会包括变压器、整流电路、稳压电路这三个部分。

整流电路：可采取最通用最可靠的桥式整流。

稳压电路：可使用ST公司的LM78XX系列三端稳压芯片。

2.2 380V电源鉴相电路设计

鉴相电路目的是想判别输入信号的相位差，将相位差转换成不同的信号以便后级使用。根据这一原则，首先输入信号要为方波，而本设计使用的380V正弦信号，所以第一步要做的就是将正弦信号转为方波。由于系统控制器采用的是单片机，其供电为5V直流信号，需要鉴相的信号是380V高压信号，为了避免在控制的时候收到高压信号的干扰，在电路设计时还要考虑前后级之间的隔离。在鉴别相序的时候采取软件来进行相序分析。本设计采用Atmega128单片机作为处理器，资源富裕完全有空间来完成鉴相功能，而且采取软件处理可以减少硬件电路的设计调试，也可减小最后PCB的面积。

鉴相前级采样电路由两部分组成：正弦信号变换为方波，电源隔离。

2.3 红外遥控发射电路设计

通用红外遥控系统由发射和接收两大部分组成。发射部分包括键盘、编码调制、LED红外发送器；接收部分包括LED红外接收器、光电放大器、解调和解码电路。

红外遥控系统框图如图2所示。

图2 红外遥控系统框图

2.4 交流电机控制电路设计

交流电机控制电路如图3所示。

图3 交流电机控制电路

继电器驱动电路：

继电器驱动电路采取互锁的形式，防止电路在换相的时候出现短路的状况。继电器线圈上要加蓄流二极管，否则线圈中的电不能及时的放干净，在切换相序的时候也容易短路。二极管要选取开关速度快的肖特基二极管。继电器选型只要满足耐压和蓄流能力就可以了。

2.5 显示电路设计

液晶显示采用O12864SGD14CFNE型号，此种液晶体积小，但也是128X64个显示点，并且功耗低、驱动简单。

2.6 4-20mA电流产生电路设计

目前最普遍使用的电流产生原理是电压/电流转换即V/I转换，将输入的电压信号转换为具有一定关系的电流信号，通过转换的电流相当于一个输出可调的恒流源，其输出电流应能够保持稳定而不会随负载的变化而变化。

针对本设计来说使用PWM占空比来控制4-20mA电流输出，而且也减少了电路的设计，增强了系统的稳定性。

2.7 保护电路设计

鉴于电源电路存在一些不稳定因素，用来防止此类不稳定因素影响电路效果的回路称作保护电路。比如有过流保护、过压保护、过热保护、空载保护、短路保护等。

电机过流检测设计采用电流互感器来检测电流过载。在供电用电的线路中电流电压相差悬殊。线路上的电压都比较高如直接测量是非常危险的。电流互感器的作用就是变流和电气隔离。电流互感器原理其实就是电磁感应原理。

本电路使用的是380V交流电，所以用电流互感器来检测较为安全，经过电流互感器将大电流变为小电流然后在变换为电压，再送入单片机处理。

3.系统软件的设计

3.1 系统总体流程图

系统总体流程图如图4所示。

图4 系统总流程图

3.2 鉴相处理及电机控制

鉴相采集的原理其实很简单，380V交流电已由外部硬件电路转换为方波，单片机只需处理输入两路信号超前与滞后的关系就可以了，这里使用外部中断来捕捉外部输入的方波的信号。

电机控制包括正转、反转和停止，这里就需要换相和电源通电控制。

注意：一定要先进行换相然后再对电机通电，否则在电机动作的时候进行换相会发生短路的情况。

3.3 反馈及远程信号处理

反馈信号主要是检测电动执行器当前的运行状态，其中包括阀门开度反馈、开关到位、过力矩检测、过电流和过热反馈。

过流检测：通过互感器将电流变换为电压然后通过A/D转换后进行处理。

过热检测：通过热敏电阻检测，反馈回开关量。

过力矩检测：通过外部限位开关读取阀门过力矩信号，返回开关量。

开度采集：开度通过于转动阀门连接的电位器反馈信号，由A/D转换后送入单片机进行处理。

3.4 按键及红外遥控器信号处理

按键主要是用于执行器本地操作和远程切换操作，安装在执行器的外壳上，主要实现本地点动和本地保持动作。

此处要注意的是按键消抖采用定时器延时来做，不要使用等待延时，可以提高单片机的运行速度。

红外遥控器接收管连接到单片机的外部中断，当有信号的时候进入中断处理，可以提高遥控器的执行效率，处理的方法是将发送部分信号进行解码，软件处理是将发送的码字破译成二进制的0和1，由0和1组合成不同的字节即可破解遥控器按键。

3.5 液晶显示驱动软件设计

液晶显示部分显示的内容主要有三种，第一种是开度显示，第二种是电动执行器状态显示，第三种的设置菜单显示。

液晶驱动程序的液晶显示部分的基础，我们使用的液晶是不带字库的液晶，所以在使用的时候需要把要显示的字用取模软件转换成字模。液晶驱动采用串行数据模式，这样可以减少外部管脚的占用。

本设计已完成整机装配，各个模块运行正常。已完成电动执行器各项功能，性能良好。各个模块采用的电路都很简单，使用的元器件也都很普通，但完全实现了电动执行器该有的功能。由于采用的电路简单使用的元器件便宜，所以大大降低了电动执行器的成本。

参考文献

[1]马潮.Atmega16原理级及应用手册[M].北京：清华大学出版社，2002.

[2]薛华成.管理信息系统[M].北京：清华大学出版社， 1993.

[3]晓喻.电子制作[J].北京：电子制作，2003.